Burn-in e Climatic Stress Screening

By 23.06.2020 Julho 24th, 2020 Library

Introdução

Após estudos realizados por especialistas sobre testes de fiabilidade relativos ao tempo de vida de equipamentos eletrónicos, concluiu-se que todos estes equipamentos têm um período inicial da sua vida em que a taxa de avarias é extremamente alta. Após esse período, esta taxa diminui drasticamente e os equipamentos eletrónicos entram numa fase estável, considerada de “vida normal ou útil” do produto.

Burn-in e Climatic Stress Screening são um técnicas de teste ambiental e de stress utilizadas pela indústria de sistemas de teste, geralmente em dispositivos e equipamentos de hardware, antes de serem lançados para o mercado. Tal permite o envio ao consumidor final de equipamentos novos no estado de “vida útil” com uma taxa de falhas muito baixa, aumentando a satisfação do consumidor e reduzindo os custos de garantia para o fabricante.

A Curva da Banheira

Os especialistas em testes de fiabilidade geralmente descrevem o tempo de vida de uma população de produtos eletrónicos utilizando uma representação gráfica chamada curva da banheira.

A curva da banheira consiste em três períodos: um período de mortalidade infantil com uma taxa de falha decrescente, seguido por um período de vida normal (também conhecido como vida “útil”) com uma baixa taxa de falha e relativamente constante e concluindo com um período de desgaste que exibe uma taxa de falhas crescente.

O período de mortalidade infantil é o período durante o qual a taxa de falha desce, mas é indesejável, pois um número significativo de falhas ocorre nesse curto espaço de tempo, causando insatisfação precoce do cliente e despesas com a garantia.

Teoricamente, as falhas durante a chamada vida “normal” ocorrem aleatoriamente, mas com uma taxa relativamente constante quando analisadas durante um longo período de tempo. Como essas falhas podem incorrer em despesas de garantia ou criar custos de suporte de serviço, é desejável que a parte inferior da curva da banheira seja a mais baixa possível e que ocorram menos falhas de desgaste durante a vida útil esperada do produto.

Comportamento de Avaria do Produto

Falha precoce: causas e abordagens

Do ponto de vista da satisfação do cliente, os defeitos durante o período de mortalidade infantil são inaceitáveis. Geralmente causadas por defeitos no design ou na produção, essas falhas resultam em produtos “mortos na chegada” e minam a confiança do cliente. Para evitá-las, o fabricante do produto deve determinar métodos para eliminar os defeitos. Especificações adequadas, tolerância de projeto adequada e redução de capacidade de componentes podem ser suficientes, mas mesmo o melhor projeto pode falhar em cobrir todas as interações possíveis dos componentes durante a sua operação.

Testes como os chamados HATL (Highly Accelerated Life Tests) e HAST (Highly Accelerated Stress Tests) devem ser aplicados com níveis crescentes de stress conforme necessário, até que as falhas sejam precipitadas. As falhas devem ser investigadas e melhorias no projeto devem ser realizadas para aumentar a robustez do produto. Esta abordagem pode ajudar a eliminar defeitos de projeto e material que, de outra forma, apareceriam com a falha do produto em campo.

Burn-in e Climated Stress Screening são dois testes ou técnicas de HALT, que tipicamente utiliza stress com temperatura e vibração, comprovadamente eficazes com a tecnologia, como os chips semicondutores de ponta. No entanto, existem defeitos em massa nas variações de fabricação de silício e minuto que não podem ser projetados com o estado atual da tecnologia

O conceito HALT

Paralelamente às melhores abordagens de design, o teste ambiental e de stress deve ser iniciado nas fases iniciais do desenvolvimento e usado para avaliar os pontos fracos do projeto e descobrir problemas específicos de montagem e de materiais.

Teste de burn-in: como funciona?

Neste tipo de testes, os dispositivos eletrónicos são mantidos em funcionamento durante um extenso período de tempo em condições de trabalho mais rigorosas e extremas.

O objetivo dos sistemas de burn-in é o de provocar um envelhecimento prematuro do equipamento eletrónico de forma a que o período crítico inicial, com elevada taxa de avarias, aconteça ainda durante o processo produtivo e a probabilidade de avaria posterior seja reduzida.

O processo encontrado para o envelhecimento prematuro e acelerado dos equipamentos eletrónicos é o de manter esses equipamentos em funcionamento, durante um período de tempo, que poderá rondar os 30 minutos, a uma temperatura ambiente de funcionamento elevada, cujo valor dependerá das características do equipamento, mas que normalmente rondará os 60°C a 80°C. A principal ideia é ter um forno ou câmara climática com temperatura controlada, onde os produtos são colocados e permanecem em funcionamento por um período de tempo, durante o qual os sistemas de aquisições realizam testes funcionais para verificar se há alguma alteração nas características dos produtos. Os valores específicos de temperatura e tempo dependem amplamente das características do produto, mas normalmente variam entre 60 ° C e 80 ° C e entre 30 e 50 minutos.

Supõe-se que os produtos que sobrevivem a um teste de queima podem esperar uma vida útil longa.

Climatic Stress Screening

Climatic Stress Screening é um dos testes de HALT que é amplamente utilizado por todos os fabricantes das indústrias automóvel, aeronáutica e de ferroviário.

Uma câmara climática é usada para executar um perfil predefinido de temperatura e humidade de acordo com as especificações do produto. Durante o perfil, vários testes funcionais são realizados nos produtos dentro da câmara climática. Como o perfil climático pode levar várias horas e, como a triagem é realizada numa parte significativa da produção, um número muito alto de produtos deve ser instalado e conectado dentro da câmara para ser testado sequencialmente

Os sistemas de teste da Controlar

A Controlar tem vindo a desenvolver sistemas de burn-in, com posicionamento automático ou manual de várias unidades em simultâneo, em funcionamento controlado.

Para a Indústria de Car Multimédia (Radio, Som, Vídeo, GPS e entretenimento) a Controlar desenvolveu um módulo de burn-in com capacidade de controlar o funcionamento de até 10 unidades em teste com funcionalidades de comunicação CAN, controlo de alimentação, comunicação USB entre outras que dependerão de características específicas do produto para cada cliente.

Estes sistemas podem também realizar outro tipo de procedimentos, como o flash/download do software do produto.

A empresa também usa o seu know-how de testes funcionais para desenvolver hardware e software para aplicações de screening capazes de testar várias unidades dentro da câmara climática.